El 'GPS' español para misiones espaciales que aprovechará los 'faros' del universo

Millones de personas en todo el mundo usamos a diario, en el coche o en nuestro móvil, sistemas de navegación como el GPS. Su funcionamiento es bien conocido: una red de satélites situados a 20.000 kilómetros de altitud emite señales y los receptores, en función del tiempo que tardan en recibirlas, calculan la distancia con cada uno de ellos; lo que permiten triangular nuestra posición con una gran exactitud. Sin embargo, ¿qué pasaría si nos encontrásemos fuera de maraña de telecomunicaciones? ¿Podríamos guiarnos incluso en el espacio exterior?

La respuesta sencilla hoy en día es que no, pero en el Instituto de Ciencias del Espacio del CSIC (ICE-CSIC) y en el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), ambos ubicados en Barcelona, ya piensan en cómo se orientarán las naves espaciales del futuro, a grandes distancias de la Tierra, surcando la galaxia. Su idea puede resumirse de varias formas poéticas. Podemos decir que se guiarán por las estrellas sin faltar ni un ápice a la verdad, aunque suene a formas de viajar muy antiguas. También podemos echarle un poco más de romanticismo y asegurar que pretenden utilizar faros, como si fueran marineros del espacio, y tampoco sería desacertado.

El proyecto DeepSpacePULSE pretende desarrollar unidades de navegación que se puedan acoplar a futuras naves espaciales. La idea es crear un sistema que se guiaría gracias a la radiación emitida por los púlsares (objetos astronómicos que se originan en las explosiones de supernova de estrellas muy masivas), que cumplirían la misma función que los satélites cuando usamos el GPS. El cambio podría revolucionar el sector espacial, porque dotaría a las misiones de una autonomía sin precedentes y que, en realidad, sería imprescindible si queremos llegar verdaderamente lejos.

Los púlsares

La clave de esta iniciativa está en que no todas las estrellas son iguales. Algunas son pequeñas, como nuestro Sol; pero la mayoría de las que vemos en el cielo por las noches son mucho más grandes, a menudo, hasta 20 veces más. Cuando termina su vida, explotan liberando una enorme cantidad de energía, lo que llamamos supernova. En esa explosión, puede aparecer un púlsar en su parte central. "Es algo muy compacto, tiene la masa del Sol, pero en una esfera de solo 10 kilómetros de radio", explica a El Confidencial Nanda Rea, astrofísica italiana que trabaja en el ICE-CSIC y en el IEEC y que lidera el proyecto. Además de esa increíble densidad, "tienen un gran campo magnético y giran muy rápido, lo que hace que los veamos como si fueran faros", destaca.

De hecho, tenemos muchísimos ahí fuera. En la Vía Láctea se han detectado 3.000 púlsares que "duran millones y millones de años y giran de forma tan precisa que los podemos utilizar como un GPS", afirma la investigadora. Al igual que los barcos se pueden orientar por la luz de los faros, que les indican la distancia que hay hasta la costa, las naves que mandamos al espacio podrían hacerlo gracias a la radiación electromagnética que emiten los púlsares. La intensidad del campo magnético explica lo que sucede, ya que estos objetos estelares se comportan "como una antena que gira y nos permite medir su rotación de forma extremamente precisa", a través de telescopios, en todo el espectro electromagnético, desde los rayos gamma al radio, pasando por el visible o los rayos X.

¿Qué se ha hecho hasta ahora?

Estos pulsos de radiación electromagnética son tan regulares que nos sirven como relojes precisos y estables, algo que ya se ha aprovechado anteriormente. De hecho, la idea surgió hace décadas, pero la tecnología no estaba lo suficientemente avanzada como para convertir ese conocimiento en un auténtico sistema de navegación, ya que es necesario construir un detector de esas señales. Hace una década la NASA invirtió mucho para conseguir un primer modelo que ya está en funcionamiento en la Estación Espacial Internacional (EEI).

La agencia americana envió a la EEI un instrumento denominado Sextant Navigation, tan grande como una lavadora y de una tonelada de peso. Este aparato, en banda X, y puede medir la posición de la propia estación, que viaja a una velocidad de casi 24.000 kilómetros por hora, con una precisión de 10 kilómetros utilizando solo los púlsares. China también cuenta con un dispositivo similar. Sin embargo, estos sistemas tienen una limitación muy importante: es imprescindible que les indiquen desde la Tierra qué púlsares deben tomar como referencia.

En la práctica, esto supone que serían inútiles en futuras misiones que trataran de ir realmente lejos. "Nunca podríamos salir del sistema solar", comenta Nanda Rea, "solo serviría para satélites que tuvieran conexión con la Tierra". Por eso, la propuesta de su grupo en el ICE-CSIC es aprovechar las innovaciones tecnológicas más recientes para lograr que las naves espaciales no tengan esa dependencia. Ahora, hay detectores en banda X que pueden ser realmente ligeros. Del tamaño de un microondas y un peso no superior a los 10 kilos, podrían acoplarse a cualquier misión y funcionar durante siglos sin conectarse con nuestro planeta, ya que "ese es el tiempo que necesitamos para enviar un satélite que salga del sistema solar y vuelva".

Del prototipo a la construcción

En definitiva, la detección automática de los púlsares dotaría a este sistema de la capacidad de tener un posicionamiento autónomo durante cientos y cientos de años gracias a un instrumento pequeño y manejable. Sin embargo, su construcción definitiva no va a ser inmediata. Probablemente, solo estamos al inicio de un largo trabajo que podría prolongarse más de una década. Por el momento, el equipo va a desarrollar un prototipo ingenieril. En los próximos meses, los científicos se ocuparán de realizar el dibujo mecánico, la parte de instrumentación y el software que calculará la posición cuando el detector identifique un púlsar. En principio, no incluirán datos reales, sino púlsares simulados para entrenar al futuro ordenador.

El Consejo Europeo de Investigación (ERC, por sus siglas en inglés) ha concedido financiación a este grupo dentro de las ayudas denominadas Proof of Concept (PoC). Es decir, que su objetivo en los próximos 18 meses será desarrollar una prueba de concepto “para demostrar que esto se puede hacer con una inversión que tenga sentido”. Si todo va bien, los investigadores del CSIC esperan que el siguiente paso sea contar con el respaldo de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) para su construcción definitiva, ya que esta entidad destina fondos para este tipo de instrumentos.

De hecho, Nanda Rea atiende a este periódico desde Noordwijk (Países Bajos), donde se encuentra el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial (más conocido como ESTEC por sus siglas en inglés) de la ESA, las instalaciones más importantes de esta agencia para el desarrollo de naves y dispositivos relacionados con el sector espacial. Según calcula, una vez superada la prueba de concepto, con el apoyo de la agencia espacial y de la empresa española Zener, el dispositivo podría desarrollarse en un plazo de cinco o seis años.

Hasta ahora, las misiones espaciales utilizan los sistemas GPS de la Tierra para su posicionamiento, “igual que nuestro móvil”, comenta la experta. Independizar la tecnología espacial de esa conexión es esencial para navegar con precisión a grandes distancias, porque las señales tardan horas en llegar a los confines del sistema solar y mucho más a medida que nos alejamos. “El único satélite que aún se detecta más allá es el Voyager 2”, recuerda la investigadora italiana. La alternativa a su propuesta es dejar a la deriva las misiones espaciales, pero no tenemos por qué hacerlo si tenemos faros que nos guían por el universo.